变频节能技术在发电厂的应用研究与节能改造实例分析.doc

变频节能技术在发电厂的应用研究与节能改造实例分析

内容摘要

本文对发电厂的变频调速问题进行了研究和设计。首先介绍了变频节能技术的研究背景和意义以及国内外目前在变频节能领域所取得的研究进展。然后简要介绍了变频器的基本结构和原理，以及变频节能系统的配置、基本原理以及对调试过程方法。本文以辽宁调兵山发电厂的变频改造为例，分析了变频调速技术在高压变压器节能中的应用，通过节能计算的结果可以明显发现，经过节能改造后，系统频率转换节能显著，总性能得到了显著改善，起动过程更快更稳定，功率因数大大提高，发电厂的工作效率由此得到了有效提高。

关键词：变频节能；变频调速；节能改造

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

1绪论 3

1.1课题的背景及意义 3

1.2国内外发展现状 3

1.2.1国外变频技术发展现状 3

1.2.2我国变频技术发展现状 4

1.3本文主要工作内容及章节安排 5

2变频节能技术简介 6

2.1变频器的基本结构 6

2.2变频器的分类 6

2.3变频节能原理 7

3变频节能系统研究 8

3.1变频调速节能系统方案设计 8

3.2变频控制系统的基本原理 9

4变频节能改造实例分析 13

4.1变频改造环境背景及改造理由 13

4.2变频改造方案参数计算 13

结论 18

参考文献 19

1绪论

1.1课题的背景及意义

作为应用最广泛的基础能源电能而言，具有重要意义的是促进我国经济发展以及人们生活水平的提高[1]。在中国结构能源中，火电仍占主要地位。因为电厂中的各种辅助设备都是耗能的，其生产过程伴随着大量的电力消耗。风力机和水泵是电厂的主要辅助设备，其运行效率较低。目前，国内大部分锅炉风机和水泵几乎全部采用交流电机直接驱动，运行方式为恒速运行[2]。当电网的峰值负荷被调节时，这种辅助设备在低负荷条件下运行，导致极大量的能量浪费。因此，风机、泵在运行中的节能潜力巨大，在运行的实际过程中，为了促使工作效率的提升，工作质量有所保障，确立节约能源的目标是：要求具有调速能力的电传动系统，即：实现变速运行。受益于电力电子技术的高速发展，大量新型可控电力电子器件得到了成功的开发，其中交流调速技术也得到了迅速的发展。在各种交流调速系统中，变频技术是高效、高性能的关键技术，成为最有潜力的交流调速技术。变频调速技术是目前国内外公认的实用安全性高、节能效果显著、技术性能稳定的交流电动机调速技术。当运行条件改变时，可以降低交流电动机的能耗。同时，变频调速使电机具有软起动功能，能有效降低起动时的冲击电流，此时电机起动平稳无冲击。大容量异步电动机采用软启动方式启动。为了延长电机的使用寿命,减少对电网的影响电网连接时,最重要的事情是确保机组的安全稳定运行,国家越来越关注各行业的节能减排工作。新型电力元件和电子电力元件也层出不穷，推动了变频调速技术的迅速发展。运行后，采用变频调速技术不仅可以通过节能直接获得明显的经济效益，还可以提高调节质量，对提高[3]设备的安全性起到非常重要的作用。因此，研究变频调速技术在电力行业的节能降耗具有重要意义。

1.2国内外发展现状

1.2.1国外变频技术发展现状

20世纪60年代后期，世界上异步电动机的高能耗问题日益突出，发达国家开始研究异步电动机的节能问题[4]。美国航空航天领域的1975年FrankNola通过改变电机运行时的功率因数，研制出功率因数控制器，明显降低了飞机上风扇和泵的能耗，该装置具有良好的节能效果，但由于电机运行中功率因数不足50%，电机效率较低，所以该设备并没有得到广泛的应用。20世纪80年代初，软起动器投入市场并逐步普及。软起动器采用基于交流调压技术设计的三相反并联晶闸管，具有电动机软起动、轻载节能和多重保护功能。

由于变频器的成本仍然较高，软起动器还没有完全走出电机节能的历史阶段，所以对于变频调速的控制方法的研究是极为重要的，1969年，德国达姆施塔特大学的汉斯在其论文中提出了对调速系统进行矢量控制的思路，1971年，德国西门子的工程师将这一思路转化为了系统化的控制理论，使其值商业化和市场化方面取得了巨大的成功，1992年，西门子又率先推出了频率、矢量、伺服三种控制方式的控制理论与控制模型，并且在1994年，将这一系列的控制模型的工作功率扩展到了300千瓦以上。

近年来，随着电力电子、自控原理、数字电子等相关技术的迅速发展，变速调速技术也取得了极大的发展空间，当前，法国阿尔斯通已经能够提供30MW变频调速系统用于大型邮轮的推进系统中，日本富士电机会社研制了一款容量可